Question

[實驗中的發(fā)現(xiàn)]：某化學興趣小組在一次實驗中發(fā)現(xiàn)：向澄清石灰水中通入CO₂時，開始時石灰水變渾，但一會兒，石灰水又變澄清．
[查閱資料]：
（1）．當二氧化碳通入澄清石灰水中，二氧化碳先與氫氧化鈣反應：
CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂O；
若繼續(xù)通入二氧化碳，過量的二氧化碳會與碳酸鈣、水反應，生成可溶于水的碳酸氫鈣
CaCO₃+H₂O+CO₂═Ca（HCO₃）₂
（2）．氫氧化鈉與氫氧化鈣都屬于堿，具有相似的化學性質(zhì)．
[繼續(xù)探究]：
該興趣小組的同學向100g8%的NaOH溶液中通入CO₂一段時間后，低溫蒸發(fā)結晶，得到白色固體，對該白色固體的成分進行探究．
[猜測]：甲同學認為該白色固體可能是NaOH與Na₂CO₃的混合物．你認為該固體還可能是

 

 或

 

或

 

．
[實驗驗證]：如果甲同學的結論是正確的，請你設計實驗證明白色固體中存在NaOH，請將方案填入下表中：

實驗操作	實驗現(xiàn)象	結論

（3）乙同學稱量所得白色固體的質(zhì)量為13.7g，則白色固體的成分是

 

．

Answer 1

分析：根據(jù)二氧化碳通入氫氧化鈣溶液中的反應信息可知，把二氧化碳逐漸通入氫氧化鈉溶液中反應的原理是：二氧化碳與氫氧化鈉反應生成碳酸鈉，當所有的氫氧化鈉都轉(zhuǎn)化為碳酸鈉后，新通進的二氧化碳又與剛剛生成的碳酸鈉反應生成碳酸氫鈉．

解答：解：把二氧化碳通入氫氧化鈉溶液中，二氧化碳與氫氧化鈉溶液反應生成碳酸鈉，當所有的氫氧化鈉都轉(zhuǎn)化為碳酸鈉后，若繼續(xù)通入二氧化碳，則新通入的二氧化碳又與剛剛生成的碳酸鈉反應生成碳酸氫鈉．
所以得到的白色固體有三種可能：通入少量氣體時得到的白色固體是生成的碳酸鈉和剩余的氫氧化鈉；當氫氧化鈉恰好完全反應時為碳酸鈉；當氫氧化鈉反應完后，繼續(xù)通少量氣體，此時得到的白色固體是碳酸鈉和碳酸氫鈉；若此后繼續(xù)通氣體直到反應完全，則得到的白色固體是碳酸氫鈉．
（2）如果甲同學的結論是正確的，請你設計實驗證明白色固體中存在NaOH，可根據(jù)氫氧化鈉的化學性質(zhì)進行設計實驗，氫氧化鈉溶液能使無色酚酞試液變紅，能遇硫酸銅溶液產(chǎn)生藍色沉淀，要證明氫氧化鈉首先要排除碳酸鈉的干擾，先加入氯化鋇溶液或氯化鈣溶液使其轉(zhuǎn)化成沉淀除去．
方案見下表

實驗操作	實驗現(xiàn)象	結論
取白色固體少許于試管中，加水充分溶解，加入足量的BaCl2溶液，振蕩、靜置后取上層清夜，加入CuSO4溶液	開始有白色沉淀產(chǎn)生，后來有藍色沉淀產(chǎn)生	白色固體是NaOH與Na2CO3的混合物

（3）用極限值法去討論：若氫氧化鈉都轉(zhuǎn)化為碳酸鈉，設生成碳酸鈉質(zhì)量為x；若氫氧化鈉都轉(zhuǎn)化為碳酸氫鈉，設生成的碳酸氫鈉質(zhì)量為y．
CO₂+2NaOH═Na₂CO₃+H₂O       NaOH+CO₂=NaHCO₃
      80    106             40         84
   100g×8%  x            100g×8%     y
 

80

100g×8%

=

106

x

          

40

100g×8%

=

84

y

解得   x=10.6g                    y=16.8g
根據(jù)題意，最后白色固體的質(zhì)量為13.7g，所以該白色固體是Na₂CO₃和NaHCO₃的混合物．
故答案為：（1）碳酸鈉或碳酸鈉和碳酸氫鈉或碳酸氫鈉．
（2）方案見下表

實驗操作	實驗現(xiàn)象	結論
取白色固體少許于試管中，加水充分溶解，加入足量的BaCl2溶液，振蕩、靜置后取上層清夜，加入CuSO4溶液	開始有白色沉淀產(chǎn)生，后來有藍色沉淀產(chǎn)生	白色固體是NaOH與Na2CO3的混合物

（3）Na₂CO₃與NaHCO₃的混合物．

點評：討論多步反應的產(chǎn)物時用極限值法去做會方便很多，同學們需要靈活掌握該方法